CN111613513A - 一种等离子体刻蚀装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等离子体刻蚀装置及方法。装置中的壳体内含有上极板、下极板、上极板线圈和下极板线圈。将待刻蚀材料放在上极板的上表面，将放电气体通入到腔体内部，在射频电源的充能作用下在上下平行放置的上下极板之间产生等离子体。刻蚀过程中，随着射频频率的提高，等离子体密度提高，刻蚀速率提高；但等离子体密度在极板中心处高于极板边缘处。直流电源对上下极板线圈通电产生磁场，通过改变上下极板线圈的类型、位置、尺寸、形状或数量，或者通过改变上下极板线圈与直流电源的搭配，调整磁场的方向或大小，从而在提高刻蚀速率的同时，提高等离子体密度均匀性和刻蚀均匀性。

Description

一种等离子体刻蚀装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，特别是涉及一种等离子体刻蚀装置及方法。

背景技术

刻蚀是利用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，是半导体制造工艺中极其重要的一环。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀为用等离子体进行薄膜刻蚀的技术；而湿法刻蚀为利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分的刻蚀技术。

在刻蚀过程中，刻蚀的均匀性和刻蚀速率很难兼顾，而刻蚀的均匀性又恰恰是评判刻蚀好坏的关键。现有一般采用容性耦合等离子体(CCP)进行多晶硅薄膜表面的刻蚀，为了获得较大的刻蚀速率，射频源的频率一般较高。当射频源的频率为高于60兆赫兹(MHz)的甚高频时，在放电腔室内会形成驻波效应，导致放电腔室内中心位置的等离子体密度较高，边缘位置的等离子体密度较低，进而造成多晶硅薄膜表面的中心处过渡刻蚀，出现刻蚀不均匀的情况。

其中，所谓的驻波效应是指：随着射频源频率的不断升高，其波长不断减小，当逐渐减小的射频源的四分之一波长小于或等于放电腔室的尺寸时，放电腔室内的从电极外围向电极中心传播的电磁波的相互叠加，进而就会在放电腔室内两个电极间的等离子体区产生驻波，即等离子体中间处电场强度高，等离子体密度高；等离子体边缘处电场强度低，等离子体密度低。进而由于等离子体密度的不均匀导致对多晶硅薄膜表面刻蚀的不均匀。

为了解决刻蚀不均匀的问题，现有提出了设置高斯透镜电极的方法以及电源相位调制射频放电的方法。而通过设置高斯透镜电极实现刻蚀均匀性时，必须保证透镜内是介质，不能是真空或者低压气体，同时必须保证透镜为高斯曲面，加工要求严苛，且曲率稍有偏差就无法有效解决驻波效应。通过电源相位调制射频放电实现刻蚀均匀性时，只能基于特定的放电气体、特定的放电功率以及特定的相位差，改变放电气体的类型、放电功率的大小或者改变相位差的大小，能否解决驻波效应有待评估。

上述为提高刻蚀均匀性的现有方法中，装置结构均较为复杂，且对装置结构的要求均较高，并且不能实现对刻蚀速率和刻蚀均匀性的灵活调整，不能实现刻蚀速率和刻蚀均匀性的兼顾。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种等离子体刻蚀装置及方法。能够通过改变上极板线圈或下极板线圈的类型、放置位置、尺寸、形状或数量，或者通过改变直流电源的数量以及上极板线圈或下极板线圈与直流电源的搭配，以改变磁场的方向或大小，实现对等离子体密度的调控，提高等离子体密度的均匀性，进而提高等离子体刻蚀均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种等离子体刻蚀装置，包括：

壳体，其内设有上极板、下极板、至少两个上极板线圈和至少两个下极板线圈；所述壳体的外壁设有进气口和出气口；且所述壳体的外壁接地；

所述上极板和所述下极板上下平行间隔放置；所述上极板和所述下极板中一者接地，另一者与射频电源电连接；所述射频电源为从所述进气口通入的放电气体充能，在所述上极板和所述下极板之间产生等离子体；

所述上极板线圈位于所述上极板的上表面之上，所述下极板线圈位于所述下极板的下表面之下；所述上极板线圈通过导线依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联；通过至少一个直流电源为所述上极板线圈和所述下极板线圈供电，使所述上极板线圈的附近和所述下极板线圈的附近产生磁场；通过改变所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状、数量，使所述上极板线圈附近和所述下极板线圈附近产生的磁场的方向和大小改变。

所述上极板的对称中心、所述下极板的对称中心均位于所述壳体的中轴线上。

所述上极板线圈沿所述上极板的对称中心在所述上极板的上表面呈轴对称分布；所述下极板线圈沿所述下极板的对称中心在所述下极板的下表面呈轴对称分布。

当所述直流电源大于或等于两个时，每个所述上极板线圈或所述下极板线圈仅与一个所述直流电源串联。

所述上极板线圈和所述下极板线圈均为亥姆霍兹线圈。

所述上极板、所述下极板和所述壳体的材质均为现有的常规选择。

所述射频电源采用超过60MHz的甚高频。

一种应用于等离子体刻蚀装置的等离子体刻蚀方法，包括：

步骤1：在COMSOL Multiphysics仿真软件中构建等离子体刻蚀装置模型；所述等离子体刻蚀装置模型包括上极板、下极板、至少两个上极板线圈和至少两个下极板线圈；其中一个极板接地，另一个极板与射频电源电连接；所述上极板线圈位于所述上极板的上表面之上，所述下极板线圈位于所述下极板的下表面之下；所述上极板线圈通过导线依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联；

步骤2：获取所述等离子体的中心处的密度、所述等离子体靠近所述上极板的密度和所述等离子体靠近所述下极板的密度，记为初始等离子体密度；

步骤3：根据初始等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，同时获取实时等离子体密度；所述磁场影响参数包括所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状和数量；所述实时等离子体密度为等离子体在径向上的多点密度；

根据所述实时等离子体密度的大小关系判断等离子体是否均匀；若是，记录调整后磁场影响参数；若否，根据所述实时等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，直至所述实时等离子体密度的大小关系满足等离子体均匀条件，并记录调整后磁场影响参数；

其中，所述等离子体均匀条件为：所述等离子体的中心处的密度和在径向上的多点密度之间的均衡程度在设定范围内，即得到径向分布均匀的等离子体；

步骤4：将所述等离子体刻蚀装置中的所述上极板线圈和所述下极板线圈按照所述调整后磁场影响参数布设，得到调整后的等离子体刻蚀装置；将待刻蚀材料放置在所述上极板的上表面，利用调整后的所述等离子体刻蚀装置对待刻蚀材料进行刻蚀。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1)本发明的一种等离子体刻蚀装置及方法，仅需改变上极板线圈或下极板线圈类型、放置位置、尺寸、形状或数量，或者通过改变直流电源的数量以及上极板线圈或下极板线圈与直流电源的搭配，就可实现对等离子体刻蚀均匀性的调整；装置结构简单，提高等离子体刻蚀均匀性和刻蚀速率的方法简单高效；

2)本发明将磁场引入等离子体刻蚀过程中，相比现有的容性耦合等离子体源(CCP)放电系统，本发明的等离子体刻蚀速率能够提高一个数量级；

3)本发明通过改变上极板线圈或下极板线圈的供电强弱，就可实现对离子轰击能量的调控，进而调整上下极板间等离子体的密度。解决了现有需要双频电源或多频电源同时驱动等离子体才能实现对等离子体密度和离子轰击能量的独立调控，所造成的设备复杂、造价高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为容性耦合等离子体放电结构示意图；

图2为现有通过在容性耦合等离子体放电结构中加装高斯透镜电极，抑制驻波效应的等离子体刻蚀装置的结构示意图；

图3为现有通过设置两个具有特定相位差的射频电源，抑制驻波效应的等离子体刻蚀装置的结构示意图；

图4为实施例1中等离子体刻蚀装置的结构示意图；

图5为实施例2中等离子体刻蚀装置的结构示意图；

符号说明：

11、真空反应腔室；12、上极板；13、下极板；14、等离子体；15、匹配网络；16、电源；

21、上极板；22、下极板；23、等离子体；24、高斯透镜；

31、真空反应腔室；32、上极板；33、下极板；34、等离子体；35、第一射频电源；36、第二射频电源；

40、壳体；41、上极板；42、下极板；43、线圈；44、等离子体；45、直流电源；46、射频电源；47、导线；48、进气口；49、出气口；

500、壳体；501、上极板；502、下极板；503、线圈；504、永磁体；505、等离子体；506、第一直流电源；507、第二直流电源；508、射频电源；509、导线；510、进气口；511、出气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种等离子体刻蚀装置及方法。为解决甚高频射频电源导致的等离子体刻蚀不均匀的问题，在上极板的上表面之上和下极板的下表面之下设置了线圈或永磁体，通过改变线圈或永磁体的放置位置、尺寸、形状或数量，或者通过引入不同数量的为线圈供电的直流电源，改变线圈或永磁体附近产生的磁场，从而利用改变后的磁场对上极板和下极板之间产生的等离子体的密度分布做出调整，使等离子体中心处和靠近上下极板位置的密度接近，从而提高等离子体的密度分布均匀性，进而有效提高等离子体刻蚀的均匀性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1为现有技术中的容性耦合等离子体放电结构示意图。在该图中，真空反应腔室11内包括上极板12和下极板13，匹配网络15和电源16与所述下极板13电连接。从所述上极板12充入放电气体，并通过所述电源16和所述匹配网络15对所述放电气体充能，使所述放电气体电离，在所述上极板12和所述下极板13之间产生等离子体14。并利用所述等离子体14实现对待刻蚀材料的刻蚀。

现有技术中，为了提高对待刻蚀材料的刻蚀速率，会提高所述电源16的频率，采用甚高频(超过60MHz)的电源16能够有效提高对待刻蚀材料的刻蚀速率。但当所述电源16采用甚高频(超过60MHz)时，所述真空反应腔室11内会产生驻波效应：由于频率与波长为倒数关系，随着频率升高，对应的波长就会随之减小，当波长逐步减小到等于或小于所述真空反应腔室11的尺寸时，随着甚高频(超过60MHz)的所述电源16为所述真空反应腔室11内的放电气体充能，在所述上极板12和所述下极板13之间产生的所述等离子体14就会因驻波效应的影响，导致所述等离子体14的中心处密度较高，而所述等离子体14的径向边缘处密度较低，进而导致所述等离子体14的密度分布不均匀，从而导致利用所述等离子体14对待刻蚀材料的刻蚀速率的不均匀。

因此，如图1的现有技术中的容性耦合等离子体放电结构尽管能够提高等离子体刻蚀速率，但随着电源频率的提高，会引入驻波效应，进而导致利用等离子体刻蚀的刻蚀不均匀。

如图2为现有通过在容性耦合等离子体放电结构中加装高斯透镜电极，抑制驻波效应的等离子体刻蚀装置的结构示意图。其对如图1中的真空反应腔室11的内部结构做了改进，在下极板22的下表面设置了一个高斯透镜24。在等离子体刻蚀时，甚高频(超过60MHz)的电源对放电气体充能，在上极板21和下极板22之间产生等离子体23，随着电源频率的逐渐升高，所述等离子体23的密度会因驻波效应呈现出中心处密度较高、径向边缘处密度较低的情况。由于在驻波效应影响下的等离子体23的密度分布呈高斯分布特征，因此可通过加入的入射面同样呈高斯分布的高斯透镜24来解决驻波效应，进而解决因驻波效应导致的等离子体23刻蚀不均匀的问题。

但通过加入高斯透镜24解决等离子体23刻蚀不均匀的问题存在以下条件：

1)所述高斯透镜24内部的填充物必须为介质，而不能是真空或者低压气体，不然会导致在对放电气体充能后，在所述下极板22与所述高斯透镜24的入射面之间的空隙处同样会产生等离子体，进而会影响所述高斯透镜24对驻波效应的抑制能力，从而使得加入所述高斯透镜24不能很好地解决驻波效应；

2)由于驻波效应导致所述等离子体23的密度分布呈高斯分布特性，因此为了解决驻波效应，所述透镜的入射面即曲面的曲率必须呈高斯分布，进而需要很高的透镜加工精度。一旦透镜的曲面曲率与高斯分布存在些微差异，都会导致曲率不为高斯特性的透镜无法解决所述等离子体23存在的驻波效应，进而无法解决等离子体23刻蚀不均匀的问题。

基于此，由于高斯透镜24本身的加工难度较大，稍有误差，就会导致加装透镜无法解决抑制驻波效应，因此通过在容性耦合等离子体放电结构中加装高斯透镜24以抑制驻波效应，进而解决等离子体23刻蚀不均匀的问题的方法加工难度和操作难度较大，较难实现。

如图3为现有通过设置两个具有特定相位差的射频电源，抑制驻波效应的等离子体刻蚀装置的结构示意图。其中，真空反应腔室31内包括上极板32和下极板33，所述上极板32和所述下极板33上下平行间隔放置，第一射频电源35与所述上极板32电连接，第二射频电源36与所述下极板33电连接，所述真空反应腔室31的外壁接地。将所述第一射频电源35和所述第二射频电源36均设置为甚高频(超过60MHz)，同时对充入所述真空反应腔室31的放电气体充能，在所述上极板32和所述下极板33之间产生所述等离子体34，通过在所述第一射频电源35和所述第二射频电源36之间设置特定的电源频率相位差，设置特定的第一射频以及特定的第二射频，从而在所述上极板32和所述下极板33之间形成特定的电场，通过形成的该特定的电场改善因驻波效应导致的所述等离子体34分布不均匀的问题，从而提高等离子体刻蚀的均匀性。

但为了提高等离子体刻蚀的均匀性，该现有技术中必须选取两个具有特定相位差的射频电源，且两个射频电源必须设置为特定频率，而且该现有技术目前只适用于实验中的特定放电气体。在实际等离子体刻蚀环境中，放电气体的选择会因待刻蚀材料的不同而有所不同，其情况相比实验室的特定环境会复杂得多。进而在对不同的待刻蚀材料进行等离子体刻蚀时，在该现有技术中还需对射频电源的特定频率、不同射频电源之间的特定频率相位差进行调整，调整过程较复杂。而且通过调整能否有效抑制驻波效应，能否有效提高等离子体刻蚀均匀性，有待验证。

为有效抑制驻波效应，解决等离子体刻蚀不均匀的问题，本发明提出了与现有技术完全不同的方案，方案的具体内容通过以下实施例来展示：

实施例1：

如图4为本发明实施例1中等离子体刻蚀装置的结构示意图。该实施例中的等离子体刻蚀装置包括：壳体40、上极板41、下极板42、线圈43、等离子体44、直流电源45、射频电源46、导线47、进气口48和出气口49。在利用该装置实现等离子体刻蚀时，先将放电气体从所述进气口48通入到所述壳体40内，然后通过甚高频(超过60MHz)的所述射频电源46对放电气体充能，使放电气体电离，在所述上极板41和所述下极板42之间产生等离子体44。为了解决甚高频(超过60MHz)射频电源46对放电气体充能产生的驻波效应问题，该实施例中的所述上极板41和所述下极板42的对称中心重合，且在所述上极板41的上表面之上设置了至少两个上极板线圈，在所述下极板42的下表面之下设置了至少两个下极板线圈。

所述上极板线圈在所述上极板41的上表面呈对称分布，所述下极板线圈在所述下极板42的下表面呈对称分布。

通过导线47先将所述上极板线圈依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联，并将所述导线47的两端与所述直流电源45的两端电连接，通过所述直流电源45为所述上极板线圈和所述下极板线圈供电。

在甚高频(超过60MHz)的射频电源为放电气体充能，在所述上极板41和所述下极板42之间产生所述等离子体44后，通过改变所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状或数量，使通过所述直流电源45供电的所述上极板线圈附近或所述下极板线圈附近产生的磁场的方向或大小改变，进而通过改变的磁场缓解所述等离子体44中心处密度较高、所述等离子体44的径向边缘处密度较低的问题，抑制驻波效应，从而解决所述等离子体44密度分布不均匀的问题，进而提高利用所述等离子体刻蚀装置刻蚀的均匀性。

其中，通过改变所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状或数量，抑制驻波效应，进而提高等离子体刻蚀均匀性的具体方法为：

先在COMSOL Multiphysics仿真软件中构建等离子体刻蚀装置模型；所述等离子体刻蚀装置模型包括上极板、下极板、至少两个上极板线圈和至少两个下极板线圈；其中一个极板接地，另一个极板与射频电源电连接；所述上极板线圈位于所述上极板的上表面之上，所述下极板线圈位于所述下极板的下表面之下；所述上极板线圈通过导线依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联。

在所述等离子体刻蚀装置模型构建完成后，获取所述等离子体的中心处的密度、所述等离子体在径向上的多点密度，记为初始等离子体密度。

然后根据所述初始等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，同时获取实时等离子体密度；所述磁场影响参数包括所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状和数量；所述实时等离子体密度包括实时的所述等离子体的中心处的密度、所述等离子体在径向上的多点密度；

之后根据所述实时等离子体密度的大小关系判断等离子体是否均匀；若是，记录调整后磁场影响参数；若否，根据所述实时等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，直至所述实时等离子体密度的大小关系满足等离子体均匀条件，并记录调整后磁场影响参数；

其中，所述等离子体均匀条件为：所述等离子体的中心处的密度、所述等离子体在径向上的多点密度之间的均衡程度在设定范围内。

将所述等离子体刻蚀装置模型中的所述上极板线圈和所述下极板线圈按照所述调整后磁场影响参数布设，得到调整后的等离子体刻蚀装置；即将所述等离子体刻蚀装置模型的所述磁场影响参数对应布设到所述等离子体刻蚀装置上。将待刻蚀材料放置在所述上极板的上表面，利用调整后的所述等离子体刻蚀装置对待刻蚀材料进行刻蚀。

与现有技术提高等离子体刻蚀均匀性的原理不同的是，本发明在所述壳体40内的所述上极板41的上表面之上加入了上极板线圈，在所述下极板42的下表面之下加入了下极板线圈。通过外部直流电源45对所述上极板线圈和所述下极板线圈供电，使所述上极板41和所述下极板42的附近产生磁场。

如图4中所示，所述上极板线圈的附近和所述下极板线圈的附近会产生环形磁场，从图4中可看出，产生的磁场可在靠近上极板41的位置产生沿上极板41方向的磁场，在靠近下极板42的位置产生沿下极板42方向的磁场；且由图4可看出，位于上下极板中心处的磁场与上下极板近似垂直，此位置的磁场对等离子体44的中心处的电子约束作用很小，进而该位置的磁场对等离子体44的中心处的密度影响很小；而远离上下极板中心处(上下极板表面附近)的磁场与上下极板近似平行，此位置的磁场对等离子体44外围电子的约束作用很大，进而该位置的磁场会有效影响等离子体44的径向外围密度；

在此基础上，上下极板表面附近的磁场能够使等离子体44径向外围的电子沿上下极板方向做回旋运动，提高这些电子的碰撞几率，进而有效提高等离子体44的径向外围处的密度。而与上下极板近似垂直的位于上下极板中心处的磁场，对等离子体44的中心处密度影响很小。进而通过改变线圈的放置位置、尺寸、形状或数量，以改变上下极板表面附近的磁场方向或大小，进而改变等离子体44的径向密度，从而有益于等离子体44的中心处密度和径向密度的均衡，提高等离子体密度的均匀性和刻蚀均匀性。

基于此，本发明中采用甚高频射频电源46对放电气体充能，在上极板41和下极板42之间产生中心处密度较高、径向外围处密度相对较低的等离子体44。本发明中在上极板41的上表面之上设置了至少两个上极板线圈，在下极板42的下表面之下设置了至少两个下极板线圈，通过利用仿真软件构建仿真模型，对仿真模型的磁场影响参数：线圈43的放置位置、尺寸、形状或数量进行实时调整，通过设定的等离子体均匀条件判断实时调整得到的磁场影响参数的有效性，并根据有效的磁场影响参数对实际的等离子体刻蚀装置进行对应参数调整，以使得利用调整后的等离子体刻蚀装置能够在对等离子体44中心处密度影响很小的同时，提高等离子体44径向外围的密度，最终使等离子体44的中心处密度和在径向上的多点密度之间的均衡程度在设定范围内，从而有效提高等离子体密度分布的均匀性，进而有效提高等离子体刻蚀均匀性。

实施例2：

如图5所示为本发明的另一种可实施方式，本实施例中，将实施例1中的一个直流电源替换为了第一直流电源506和第二直流电源507，同时将下极板线圈替换为了永磁体504。

实施例2中提高等离子体刻蚀均匀性的原理与实施例1中的类似，先从进气口510向壳体500内充入放电气体，然后通过射频电源508对放电气体充能，从而在上极板501和下极板502之间产生等离子体505。由于射频电源508为甚高频(超过60MHz)，会导致壳体500内产生驻波效应，从而使等离子体505的中心处的密度较高，而所述等离子体505的径向外围处密度相对较低，进而等离子体505的密度分布不均匀，从而导致刻蚀不均匀。

为了解决刻蚀不均匀的问题，实施例2中在上极板501的上表面之上设置了多个线圈503，在下极板502的下表面之下设置了永磁体504。利用第一直流电源506和第二直流电源507为多个线圈503供电，使线圈503附近产生磁场，永磁体504的附近本就存在磁场。同样通过仿真软件构建等离子体刻蚀装置模型，并通过实时调整磁场影响参数：线圈503的放置位置、尺寸、形状或数量，以及永磁体504的放置位置、尺寸、形状或数量，根据设定的等离子体均匀条件判断实时调整得到的磁场影响参数的有效性，并根据有效的磁场影响参数对实际的等离子体刻蚀装置进行对应参数调整，并利用调整后的等离子体刻蚀装置对待刻蚀材料进行刻蚀。

在该实施例中，第一直流电源506、第二直流电源507与永磁体504不一定同时存在，可直接将实施例1中的一个直流电源替换为两个或者多个，其他装置结构不变；或者直接将实施例1中的下极板线圈替换为永磁体，此时无需直流源，其他装置结构不变；或者多个直流电源、线圈和永磁体同时存在，其他装置结构不变。上述情况均可通过实时调整等离子体刻蚀装置模型中的磁场影响参数：线圈的放置位置、尺寸、形状或数量；永磁体的放置位置、尺寸、形状或数量，并根据等离子体均匀条件获得满足均匀条件的磁场影响参数，并利用该磁场影响参数对实际的等离子体刻蚀装置进行参数布设，并利用调整后的等离子体刻蚀装置有效抑制驻波效应，从而提高等离子体刻蚀均匀性。

需要说明的是，本发明中线圈不仅限于如实施例1和实施例2中的放置位置，永磁体不仅限于如实施例2中的放置位置，只要保证线圈或永磁体在上极板的上表面之上或下极板的下表面之下呈对称分布，并能通过改变线圈或永磁体的放置位置以实现磁场方向或大小的改变，从而有效抑制驻波效应，有效提高等离子体刻蚀均匀性，就在本发明的保护范围内。

同样，本发明中线圈不仅限于如实施例1和实施例2中的数量，永磁体不仅限于如实施例2中的数量，只要保证线圈或永磁体在上极板的上表面之上或下极板的下表面之下呈对称分布，并能通过改变线圈或永磁体的数量以实现磁场方向或大小的改变，从而有效抑制驻波效应，有效提高等离子体刻蚀均匀性，就在本发明的保护范围内。

另外，本发明中不仅限于如实施例1和实施例2中所示的线圈与上极板或下极板的尺寸关系，也不仅限于如实施例2中所示的永磁体与上极板或下极板的尺寸关系，只要保证线圈或永磁体在上极板的上表面之上或下极板的下表面之下呈对称分布，并能通过改变线圈或永磁体的尺寸以实现磁场方向或大小的改变，从而有效抑制驻波效应，有效提高等离子体刻蚀均匀性，就在本发明的保护范围内。

再者，本发明中不仅限于如实施例1和实施例2中所示的线圈的形状，也不仅限于如实施例2中所示的永磁体的形状，只要保证线圈或永磁体在上极板的上表面之上或下极板的下表面之下呈对称分布，并能通过改变线圈或永磁体的形状以实现磁场方向或大小的改变，从而有效抑制驻波效应，有效提高等离子体刻蚀均匀性，就在本发明的保护范围内。

而且，本发明中不仅限于如实施例2中所示的直流电源的数量以及直流电源与线圈的连接位置关系，只要保证通过直流电源为线圈供电，使上极板附近或下极板附近产生磁场，并通过改变线圈的放置位置、尺寸、形状或数量，通过直流电源为线圈供电，在上极板或下极板附近产生能够有效抑制驻波效应的磁场，解决等离子体密度分布不均匀的问题，有效提高等离子体刻蚀均匀性，就在本发明的保护范围内。

本发明中不仅限于如实施例1和实施例2中所示的壳体的进气口和出气口的数量和设置位置，只要能够实现本发明中进气口和出气口各自对应的功能，就在本发明的保护范围内。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种等离子体刻蚀装置，其特征在于，包括：

壳体，其内设有上极板、下极板、至少两个上极板线圈和至少两个下极板线圈；所述壳体的外壁设有进气口和出气口；且所述壳体的外壁接地；

所述上极板和所述下极板上下平行间隔放置；所述上极板和所述下极板中一者接地，另一者与射频电源电连接；所述射频电源为从所述进气口通入的放电气体充能，在所述上极板和所述下极板之间产生等离子体；

所述上极板线圈位于所述上极板的上表面之上，所述下极板线圈位于所述下极板的下表面之下；所述上极板线圈通过导线依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联；通过至少一个直流电源为所述上极板线圈和所述下极板线圈供电，使所述上极板线圈的附近和所述下极板线圈的附近产生磁场；通过改变所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状、数量，使所述上极板线圈附近和所述下极板线圈附近产生的磁场的方向和大小改变。

2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述上极板的对称中心、所述下极板的对称中心均位于所述壳体的中轴线上。

3.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，

所述上极板线圈沿所述上极板的对称中心在所述上极板的上表面呈轴对称分布；所述下极板线圈沿所述下极板的对称中心在所述下极板的下表面呈轴对称分布。

4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，当所述直流电源大于或等于两个时，每个所述上极板线圈或所述下极板线圈仅与一个所述直流电源串联。

5.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述上极板线圈和所述下极板线圈均为亥姆霍兹线圈。

6.根据权利要求1任一项所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述射频电源采用超过60MHz的甚高频。

7.一种应用于等离子体刻蚀装置的等离子体刻蚀方法，包括：

步骤1：在COMSOLMultiphysics仿真软件中构建等离子体刻蚀装置模型；所述等离子体刻蚀装置模型包括上极板、下极板、至少两个上极板线圈和至少两个下极板线圈；其中一个极板接地，另一个极板与射频电源电连接；所述上极板线圈位于所述上极板的上表面之上，所述下极板线圈位于所述下极板的下表面之下；所述上极板线圈通过导线依次串联后，再与所述下极板线圈依次串联；

步骤2：获取所述等离子体的中心处的密度、所述等离子体在径向上的多点密度，记为初始等离子体密度；

步骤3：根据初始等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，同时获取实时等离子体密度；所述磁场影响参数包括所述上极板线圈或所述下极板线圈的放置位置、尺寸、形状和数量；所述实时等离子体密度包括实时的所述等离子体的中心处的密度和所述等离子体在径向上的多点密度；

根据所述实时等离子体密度的大小关系判断等离子体是否均匀；若是，记录调整后磁场影响参数；若否，根据所述实时等离子体密度调整所述上极板线圈和所述下极板线圈的磁场影响参数，直至所述实时等离子体密度的大小关系满足等离子体均匀条件，并记录调整后磁场影响参数；

其中，所述等离子体均匀条件为：所述等离子体中心处的密度、所述等离子体在径向上的多点密度之间的均衡程度在设定范围内；

步骤4：将所述等离子体刻蚀装置中的所述上极板线圈和所述下极板线圈按照所述调整后磁场影响参数布设，得到调整后的等离子体刻蚀装置；将待刻蚀材料放置在所述上极板的上表面，利用调整后的所述等离子体刻蚀装置对待刻蚀材料进行刻蚀。

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